制造企业物料分拣策略与约束条件
2021-11-17 来源：物流技术与应用
对于制造企业而言，物料的分拣需要准时且准确，从而有效支持生产和库存管理。基于物料齐套与分拣管理的逻辑，我们可以从主生产计划层面，周、日和小时作业计划层面，以及数字化管理等方面设定物料分拣策略。
制造业物料分拣非常强调“符合作业计划要求”的时间上的准时性和数量上的准确性（并且是合格物料）。从有效支持生产的原则和库存控制而言，物料过多、提前送货都会导致库存，增加库存成本；物料过少、延后到货或者缺少某个物料，就会导致延期生产、延期交付，同时还会造成计划变动、停线损失、交付损失等，造成运营成本和机会成本的增加。
无论是精益化、数字化还是智能化物流，其运营的关键任务是确保生产所需物料在合适的时间被拣选，以达成齐套和精准配送。物料齐套是指物料的数量刚好满足生产任务单（生产计划单、生产作业计划单、生产工单等）。根据产品BOM表计算出来的需求数，可分为信息齐套和实物齐套。信息齐套是指信息系统里库存数量能够满足生产任务单的需求；实物齐套是指在工厂的各个物料经过人工分拣、齐套后，实际物料确认能够满足生产任务单的需求。物料齐套管理是在合理的物料管理策略基础上，根据生产需求特点分析，设定物料齐套检查的逻辑并进行实时拣选和监控，及时解决物料异常问题，以保证生产的顺利进行。
一、物料齐套与分拣管理的逻辑
图1 某企业物料齐套情况
假设某工厂A产品的生产周期为1天，5月15日，系统记录A产品有3个订单，订单一的需求数量为200件，要求交货时间为5月16日；订单二需求数量为400件，要求交货时间为5月18日；订单三需求数量为400件，要求交货时间为5月19日。从ERP系统导出生产A所需物料的可用库存如图1所示，虽然总物料数量有9568件之多，但是由于A9物料仅有100件，因此5月15日A产品的物料齐套数量只有100件，无法满足订单一200件的需求。从完美订单交付的角度而言，其针对订单的物料齐套率为0%；从库存数量的角度而言，9568个库存中，仅有生产100件的1500个库存是有效的，无效库存占比为84%。显然，这些无效库存是在过去的运作过程中，因为物料多到货或者早到货而导致。
上述物料齐套分析是从在库可用库存的角度进行的相对静态的分析，仅考虑在库可用库存数量，没有考虑时间的维度。在工厂实际运作过程中，往往需要结合在途库存（采购订单的预计到货时间）进行动态的监控和分析。
图2 某企业物料齐套情况
如图2所示，和A产品相关的在途物料均定义了到货时间，假设物料均能如期到达工厂且合格，5月17日总齐套数量为400件，可以补充5月16日订单一的欠货，但仍然无法满足5月18日订单二的需求（A8、A1、A2均有缺料）；5月18日总齐套数量为500件，仍然无法满足订单二的需求（A1、A2缺料）；5月19日总齐套数量为900件，可以满足订单二的欠货，但无法满足订单三的需求（A9缺料）。由此可见，站在5月15日审查5月15~5月19日的物料齐套情况，可以提前预知缺料风险并及时作出响应。比如当发现5月18日A1、A2各缺料100件时，期间有3天的响应时间，可以要求供应商原本应该5月19日到货的A1、A2物料提前至5月17日或者18日到货，以满足订单生产的需求。
因此，物料齐套分拣策略管理不仅仅是监控物料齐套率，更是对物料齐套和实物分拣过程进行管理及风险预警。齐套率仅仅是反映物料齐套管理的结果，单纯监控齐套率无法提升物料对生产的满足率。物料齐套是生产计划和物流计划协同与有效执行的结果，物料齐套管理能力取决于物流过程管理的有效性。物料齐套管理旨在建立一套由远及近的物料实时监控系统，是将物料供应实现数字化管理的必然过程。
物料齐套分拣管理要求有完善的信息系统支持，首先，从物料需求计划开始，到主生产计划、作业计划，各个层次上都要进行准确的齐套和分拣管理，避免任何一个环节可能出现的遗漏；其次，需求计划和生产计划随着市场的变化可能不断地调整，这种调整必须要实时体现在齐套与分拣管理中；第三，生产和物流动态始终都在更新，物料齐套和分拣管理需要实时呈现最新状态，针对可能出现的问题实时预警。
二、物料齐套与分拣管理策略分析
尽管工厂管理要致力于确保物料分拣和配送的齐套率，尽量削减无效库存，提升库存的有效性，但也并不意味着每一种物料都要做到同时到货和分拣。齐套分拣管理过程中还需要考虑工厂面临的实际情况，比如供需关系、供应商距离、物料品质、运输成本、供应商服务水平等方面的要素影响。
物料齐套和分拣管理与物料的分类、库存标准等息息相关。如果某个物料的采购周期较长，其库存标准设定的数量可能较多，能够满足工厂一周到两周的使用需求，针对该物料的齐套管理的要求，则是基于未来一周到两周的生产计划需求来检讨该物料能否满足，若不能满足则需启动采购流程；而对于另一种物料则是要求供应商按小时进行JIT供货和拉动式分拣，此时物料齐套分拣管理需要考虑在途库存和供方库存的情况。所以，物料的分类管理与库存标准是物料齐套与分拣管理的前提。
图3 齐套管理分类图
如图3所示为某企业优化物料齐套管理后，建立的齐套分拣策略和库存标准对照规则。
齐套分拣策略需要从多个维度进行：在主计划层面，需进行物料信息齐套的检查，以检查一段时间内需要的物料是否都进行了采购下单，这是对采购作业的监控和修正；在周作业排程层面，根据物料的回货周期不同，短周期物料需进行信息齐套检查，长周期物料需做实物齐套检查；在天作业排产层面，需要根据生产线的排产及物料上线需求，进行物料的与分拣及实物齐套检查；有些物流管理精细化程度较高的企业，还有小时层面的实物齐套与拣选管理。
1. 主生产计划层面
计划信息齐套管理是针对主生产计划（一般计划期为1~3个月）进行物料齐套检查和管理。需要结合在库库存、在验库存、在途库存、已下采购订单等数据，按天或按周滚动计算缺料信息，主要检查有没有中期的缺料风险，并针对可能出现的风险进行防范和处理。这些风险一般包括采购订单未及时下达、供应商未回复交期、供应商回复交期不满足需求、因计划变动和插单导致的需求变动等。
2. 周、日作业计划层面
日作业齐套管理是对当天或未来几天的作业计划进行物料齐套检查和管理，具体检查天数需要结合企业的实际情况制定。比如可得性很好、交付周期很短的物料，检查1~2天的计划就可以满足管理需求；可得性较差、交付周期较长的物料，则需要检查3~7天的计划。
日作业齐套管理需要结合库存标准进行分类：比如针对库存周期在3天以内的，包括在途库存、在验库存、在库库存和供应商在库库存，需要有齐套和拣选的具体时间和数量，管理颗粒度相对细化，并且要保证实时监控；针对库存周期10天以上或者战略储备的物料，一般要求必须在库才能计算齐套，所以在齐套检查时仅考虑在库库存即可。日作业齐套管理主要检查和解决短期缺料风险，比如供应商应生产未生产、应到货未到货、到货不合格、非正常生产领用等情况可能导致的短期缺料风险。
3. 小时作业计划层面
本文所述之物料齐套拣选策略，主要体现在小时作业齐套管理。
小时作业齐套管理是结合实时作业计划，对即将要上线生产的任务单物料齐套性进行检查和分拣，要求所有物料必须在库且合格。对于JIT准时到货的物料，应将在途库存纳入小时作业齐套和虚拟分拣管理。小时作业计划层面一般需要进行实物齐套与分拣管理，对即将上线生产作业的实际在库库存齐套分拣情况进行最后的检查，实物齐套管理一般与物料拣选同步进行。
对于自制件而言，一般视同外购件纳入齐套分拣管理体系，只是供应商是前工序或者内部单位而已。自制件和总装的对应关系不同，其齐套与分拣管理的维度也将有所差异。如，有些自制件完全对应总装需求拉动生产，其库存标准按小时进行设置，通过现场物料超市进行自制件的齐套分拣管理；有些自制件由于无法和总装对应，需大批量生产以减少换型次数、提高设备利用率，其库存标准普遍设置为1~7天不等，此时，自制件自然应同样纳入齐套与分拣管理范围。
4. 采购与到货的齐套管理
物料齐套管理的目的是确保有效供应。假设某产品有A、B、C、D、E、F六个零部件，其采购到货周期分别为A5天、B10天、C15天、D20天、E25天、F30天，生产计划本月1日显示，本月30日需要生产某个产品。传统的采购往往无法通过系统对需求进行精细化的管理和计划，采购为了“保证供应”，减少工作量和降低失误的可能性，直接在1日按照“齐套下单”的原则将所有物料需求生成采购订单并发布给供应商，供应商也“按照要求”准时生产和交付，于是效果如图4所示。由于物料提前采购和到货导致大量的无效库存，图中阴影区域就是库存，而这个部分库存通常就直接进了采购方的仓库（也可能是在供应商的仓库）。此时，采购完全达成了其业务的指标，能够保证生产，但库存压力居高不下，管理成本随之上升。
图4 传统采购保证供应带来的库存压力
而在物料齐套管理的逻辑下，企业通常需要采用计划倒排模式，根据生产需求时间和采购周期倒推物料的下单时间，形成精益化、数字化采购，以保证采购-到货的有效性。如图5所示。
图5 齐套采购与到货带来的收益
图5中所示，主生产计划在1日发出提示，而在30日正式生产，根据各自不同的交付周期进行倒排。此时，需要协同采购计划、作业计划、到货计划、物料齐套管理，对可能发生的过程差异进行实时监控和响应，形成“计划—信息—采购—物流—生产”的一体化管理，确保每一个物料在合适的时间下单和到货，并在设定的提前期内实现物料齐套，过程中并没有多余的、无效的库存。图中阴影部分即为相对于传统的采购管理带来的收益。
5. 物料齐套分拣策略实时监控与预警
物料齐套与分拣策略的执行需要具有明确的齐套计划和分拣标准，制定相关的分拣管理流程和分拣规则，清晰定义相关环节或岗位的职责等。
图6 物料齐套分拣策略实时监控与预警
物料齐套监控与预警需要从两个方面进行，如图6所示。首先从物料的层面，实时监控每一种物料是否能够满足需求，将每一种物料在计划期内每一天的供需情况进行对比以识别差异。另一方面，如果某种物料有缺料风险，需要基于预先建立的作业优先级、物料库存分配规则、作业调整规则等，判断可能缺料的具体作业，以便于精确地对缺料影响进行评估，并做出快速的、合理的响应。
对于每一维度的物料齐套监控，都要有明确的负责方、协同方、被告知方和主动关注方，强调负责方对齐套检查和异常处理的归口管理。比如小时作业齐套和实物分拣齐套旨在上线前的最后确认，应该由现场的车间调度和相关作业人员负责，协同采购和计划共同对缺料进行快速响应和分拣策略调整（数字化、智能化的企业通常通过APS/MES/WMS协同自动化存储与分拣设施完成）。
物料齐套分拣策略的有效性通过物料齐套率体现。齐套率是某一段时间里，物料齐套的生产工单（作业）数量占总的生产工单（作业）数量的比例。齐套率是反映物料齐套管理水平的重要指标。齐套的物料才是有效的，不齐套的物料就是无效库存（也无法支持生产）。所以在日常分拣管理过程中，齐套率是个需要实时监控与不断提升的指标,齐套率越高，则物流管理的有效性越高。
6.数字化管理
齐套管理往往因为物料分拣场景复杂、物流数据来源广、实时变化等情况，在人工或者传统软件辅助的情况下，很难实现有效的管控。在数字化工厂环境下，物料齐套管理需化繁为简，通过信息系统实现齐套管理的数字化。
以作业计划和排产为齐套的管控对象，在系统中设定不同维度的齐套管理逻辑和物料分拣算法，自动匹配计算，支持多场景灵活切换和分拣策略、规则、算法的更新，实现物料齐套的实时监控。还可通过对生产工单的分拣需求分析和生产作业环境等因素的分析，设置工单分拣的优先级等，建立分拣排序的优化模型，主动给出先期物料齐套和分拣需求的模拟评估，引导排产和异常提前预处理。基于信息系统，可以形成自动计算、匹配、模拟、评估、调整、优化的智能物料齐套与分拣策略管理。
作者：邱伏生、代浩
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